Des scientifiques du MIT ont enfin trouvé comment casser des spaghettis en deux morceaux seulement

Si vous avez déjà cassé un paquet de spaghetti sec avant de le mettre dans la casserole, vous savez quel désordre cela fait. De petits morceaux de pâtes s’envolent partout alors que les morceaux se cassent en petits morceaux le long du milieu.

La façon dont les spaghettis se cassent est pourtant fascinante. Prenez un seul morceau de spaghetti, saisissez-le fermement à chaque extrémité et pliez-le jusqu’à ce qu’il se casse. Vous ne venez pas d’obtenir deux morceaux bien nets, n’est-ce pas ?

C’est un phénomène qui a notoirement contrarié le physicien Richard Feynman, lauréat du prix Nobel, mais il n’a pas vécu pour voir la réponse, qui n’a été publiée qu’en 2005, soit 17 ans après sa mort.

Dans deux articles parus dans Physical Review Letters, des scientifiques français ont révélé que, lorsqu’un morceau de spaghetti est plié avec une force égale appliquée à chaque extrémité, il se plie jusqu’à atteindre un point où il se casse. Les morceaux se redressent alors dans un rapide retour en arrière, qui envoie une salve d’ondes de flexion, brisant davantage le bâton en un ou plusieurs endroits.

Pas mal, non ? Mais les chercheurs du MIT avaient une autre question : existe-t-il un moyen d’appliquer une force sur les spaghettis pour qu’ils se cassent en deux morceaux de manière fiable ?

Voici à quoi ressemble un arracheur de spaghettis. (Heisser et al./MIT)

Il se trouve que oui : Oui. À l’aide d’une machine qu’ils ont construite spécialement pour l’arrachage des spaghettis, ils ont découvert que si vous tordez les spaghettis jusqu’à un certain point, puis les pliez lentement, ils se cassent en deux morceaux bien nets.

D’accord, cela ne vous aidera peut-être pas à éviter de projeter des morceaux de spaghetti dans toute votre cuisine. Mais elle peut avoir des applications dans d’autres domaines. (Aussi, ce type assure vos arrières)

“Il sera intéressant de voir si et comment la torsion pourrait être utilisée de manière similaire pour contrôler la dynamique de fracture des matériaux bidimensionnels et tridimensionnels”, a déclaré Jörn Dunkel, mathématicien en physique appliquée au MIT.

La recherche a été initiée par deux étudiants, Ronald Heisser et Vishal Patil. Ronald Heisser avait émis l’hypothèse que la torsion pouvait influer sur la façon dont les spaghettis se brisent, et il a expérimenté en tordant les pâtes avec ses mains.

Cette approche ayant ses limites en laboratoire, il a ensuite conçu et construit un appareil dans lequel les paramètres de torsion et de cassure pouvaient être réglés avec précision.

La précision de ces paramètres a permis à Patil d’élaborer un modèle mathématique permettant de briser parfaitement les spaghettis.

Les chercheurs ont découvert que le fait de tordre les spaghettis à 270 degrés, puis de plier les extrémités ensemble à une vitesse de 3 millimètres par seconde, permet de casser les spaghettis en deux moitiés égales. Ils ont même essayé sur deux épaisseurs différentes de spaghettis, et ont obtenu le même résultat pour chacune d’elles.

Cela s’explique par le fait que la torsion atténue l’effet de recul et les ondes de flexion, car elle affaiblit l’intensité du recul initial. Ensuite, le morceau de spaghetti se détord dans un mouvement de tire-bouchon.

Ce mouvement libère de l’énergie, car les ondes de torsion se déplacent plus rapidement que les ondes de flexion, ce qui empêche l’accumulation de contraintes dans le spaghetti.

L’équipe a également constaté que sa modélisation mathématique permettait de prédire avec précision le moment où un morceau de spaghetti se briserait en quatre morceaux plutôt qu’en deux.

“Ensemble, nos expériences et nos résultats théoriques font progresser la compréhension générale de la manière dont la torsion affecte les cascades de fracture”, a déclaré M. Dunkel.

Des centaines de spaghettis ont été endommagés au cours de cette recherche, qui a été publiée dans la revue PNAS.